Eubacterias y arqueobacterias
En una sola cucharada de tierra de un huerto de la zona central de Chile viven más bacterias que personas hay en todo el país. Son los organismos más antiguos, más numerosos y metabólicamente más versátiles de la Tierra: hay bacterias que respiran azufre, que fabrican oxígeno, que viven a 110 °C o que sobreviven en salmueras saturadas. Hasta en los géiseres del Tatio y en el Salar de Atacama hay comunidades microbianas que se parecen a las de hace miles de millones de años. Para entender la vida microbiana hay que empezar por su célula.
La célula procariota
Al microscopio, una célula de la mejilla teñida muestra un núcleo oscuro bien delimitado, mientras que las bacterias del yogur se ven homogéneas, sin ninguna compartimentación interna visible. ¿Dónde guardan su material genético si no tienen núcleo?
Indica tres diferencias estructurales entre una célula procariota bacteriana y una célula eucariota, y explica qué consecuencia funcional tiene cada una.
Indica tres diferencias estructurales entre una célula procariota bacteriana y una célula eucariota, y explica qué consecuencia funcional tiene cada una.
Formas y agrupaciones bacterianas
Para comparar con otros microorganismos, este cuadro resume lo esencial de bacterias, virus y hongos.
| Bacteria | Virus | Hongo | |
|---|---|---|---|
| Tamaño | 1-5 µm | 20-300 nm | de 3 a 10 µm (levaduras) hasta varios cm (setas) |
| Forma | coco, bacilo, espirilo, vibrio | cápside con formas geométricas | levaduras redondeadas; filamentos (hifas) en mohos |
| Componentes | célula procariota con pared de peptidoglucano | material genético dentro de una cápside, sin células | célula eucariota con pared de quitina |
| Efectos en la salud | infecciones (faringitis, cólera) y beneficios (flora intestinal) | gripe, resfrío; dependen de una célula hospedera | micosis (pie de atleta); también levaduras del pan y el yogur |
Ejemplos conocidos: Streptococcus pyogenes (cocos en cadena, causa de la faringitis), Escherichia coli (bacilo), Vibrio cholerae (vibrio, el del cólera) y Spirillum (espirilo).
Observa las bacterias del esquema (A a F). Clasifícalas según su forma (coco, bacilo, espirilo o vibrio) y, en su caso, según su agrupación (diplococos, estreptococos,…
Observa las bacterias del esquema (A a F). Clasifícalas según su forma (coco, bacilo, espirilo o vibrio) y, en su caso, según su agrupación (diplococos, estreptococos, estafilococos), poniendo un ejemplo conocido donde puedas.
En el laboratorio se usan medios selectivos y diferenciales. Explica qué es cada tipo con un ejemplo (agar MacConkey selecciona gramnegativas y distingue fermentadoras…
En el laboratorio se usan medios selectivos y diferenciales. Explica qué es cada tipo con un ejemplo (agar MacConkey selecciona gramnegativas y distingue fermentadoras de lactosa; agar sangre revela la hemólisis) y qué información aportan al identificar una bacteria desconocida.
Pared, cápsula, flagelos y pili
Si sumerges un glóbulo rojo en agua destilada, se hincha hasta estallar por ósmosis. Una bacteria de agua dulce no revienta: ¿qué estructura soporta esa enorme presión osmótica interna?
Explica qué es la pared celular bacteriana (peptidoglucano) y en qué consiste la tinción de Gram: qué dos grandes grupos distingue (grampositivas y gramnegativas) y por…
Explica qué es la pared celular bacteriana (peptidoglucano) y en qué consiste la tinción de Gram: qué dos grandes grupos distingue (grampositivas y gramnegativas) y por qué es tan útil para elegir un tratamiento.
a) Nombra tres estructuras externas que puede presentar una bacteria. b) Explica la función principal de cada una de ellas.
- a) Nombra tres estructuras externas que puede presentar una bacteria.
- b) Explica la función principal de cada una de ellas.
¿Qué es una endospora? Explica cómo se forma, qué resistencia extraordinaria tiene (calor, desecación, desinfectantes) y por qué complica la esterilización en medicina y…
¿Qué es una endospora? Explica cómo se forma, qué resistencia extraordinaria tiene (calor, desecación, desinfectantes) y por qué complica la esterilización en medicina y en conservas (ejemplos: tétanos, botulismo).
Metabolismo bacteriano y papel ecológico
Una marraqueta, un rayo de sol o una roca con azufre pueden ser "alimento" para distintas bacterias. Todo depende de dónde obtengan la energía y el carbono.
Diferencia una bacteria aeróbica estricta, una anaeróbica estricta y una anaeróbica facultativa, y asocia cada tipo a un ambiente (superficie del suelo, fondo de una…
Diferencia una bacteria aeróbica estricta, una anaeróbica estricta y una anaeróbica facultativa, y asocia cada tipo a un ambiente (superficie del suelo, fondo de una herida profunda, tubo digestivo).
Las arqueobacterias metanógenas producen metano. Explica dónde viven (rumen de los herbívoros, fondos de pantanos y arrozales, plantas de tratamiento de aguas servidas),…
Las arqueobacterias metanógenas producen metano. Explica dónde viven (rumen de los herbívoros, fondos de pantanos y arrozales, plantas de tratamiento de aguas servidas), de qué se alimentan y por qué su metabolismo interesa a la vez al clima (el metano como gas de efecto invernadero) y a la energía (biogás).
La simbiosis bacteriana va mucho más allá del intestino humano. Describe un ejemplo concreto —las bacterias luminosas del calamar (Vibrio fischeri) o los nódulos de…
La simbiosis bacteriana va mucho más allá del intestino humano. Describe un ejemplo concreto —las bacterias luminosas del calamar (Vibrio fischeri) o los nódulos de Rhizobium en las leguminosas— explicando qué aporta cada socio y cómo se «reconocen» para establecer la asociación.
Cianobacterias, heterocistos y eutrofización
En verano, algunos embalses y lagos de Chile se ponen verdes y huelen mal. ¿Qué organismo es el responsable y por qué aparece justo entonces?
Las cianobacterias hacen fotosíntesis oxigénica, como las plantas, pero son procariotas. Algunas, además, fijan nitrógeno con la enzima nitrogenasa. Hay un problema bioquímico: la nitrogenasa se inactiva con oxígeno, y la fotosíntesis produce oxígeno.
Las cianobacterias fueron llamadas «algas azules» durante siglos. Explica por qué ese nombre era incorrecto (organización procariota), qué fotosíntesis realizan…
Las cianobacterias fueron llamadas «algas azules» durante siglos. Explica por qué ese nombre era incorrecto (organización procariota), qué fotosíntesis realizan (oxigénica) y qué papel histórico jugaron en la atmósfera terrestre.
Respiraciones alternativas y sedimentos
Si cavas en el lodo de un lago o de un humedal de la costa, la capa superficial es clara y las de abajo son oscuras y huelen a huevo podrido. Los microbios cambian con la profundidad: ¿qué decide quién vive dónde?
Toda respiración pasa electrones de un donador (materia orgánica, NADH) a un aceptor final. Cuanto más positivo es el potencial redox $E'$ del aceptor, más energía se libera por electrón y más ATP puede fabricar la célula.
| Aceptor final | Producto | $E'$ aproximado (V) | Quién lo usa |
|---|---|---|---|
| $\mathrm{O_2}$ | $\mathrm{H_2O}$ | $+0{,}82$ | aerobios |
| $\mathrm{NO_3^-}$ | $\mathrm{N_2}$ | $+0{,}75$ | desnitrificantes |
| $\mathrm{SO_4^{2-}}$ | $\mathrm{H_2S}$ | $-0{,}22$ | sulfatorreductoras |
| $\mathrm{CO_2}$ | $\mathrm{CH_4}$ | $-0{,}24$ | arqueas metanogénicas |
Microbiota, nicho y antibióticos
En el intestino de una persona sana viven billones de bacterias, y casi todas son inofensivas o útiles. ¿Por qué una bacteria que estaba ahí sin causar nada puede, de repente, enfermar al paciente?
Los biofilms son comunidades bacterianas adheridas a una superficie y envueltas en una matriz. Explica dónde se forman (sarro dental, catéteres, tuberías, piedras del…
Los biofilms son comunidades bacterianas adheridas a una superficie y envueltas en una matriz. Explica dónde se forman (sarro dental, catéteres, tuberías, piedras del río), por qué son mucho más resistentes a los antibióticos y a los desinfectantes que las bacterias libres y qué problemas causan en hospitales.
Dos dominios: eubacterias y arqueobacterias
Los procariotas se reparten en dos dominios: Bacteria (eubacterias) y Archaea (arqueobacterias), distintos entre sí a nivel molecular aunque se vean iguales al microscopio.
Muchas arqueobacterias son extremófilas (termófilas, halófilas, acidófilas). Describe qué ambientes colonizan, qué adaptaciones bioquímicas les permiten vivir allí y por…
Muchas arqueobacterias son extremófilas (termófilas, halófilas, acidófilas). Describe qué ambientes colonizan, qué adaptaciones bioquímicas les permiten vivir allí y por qué su estudio interesa a las hipótesis sobre el origen de la vida.
Transferencia horizontal de genes
Las bacterias pueden adquirir ADN sin reproducirse: por transformación, transducción o conjugación.
¿Qué son los plásmidos? Explica qué tipo de genes suelen llevar (resistencias a antibióticos, toxinas) y por qué su capacidad de pasar de una bacteria a otra preocupa a…
¿Qué son los plásmidos? Explica qué tipo de genes suelen llevar (resistencias a antibióticos, toxinas) y por qué su capacidad de pasar de una bacteria a otra preocupa a los médicos.
Vuelve al principio: las bacterias son procariotas, sin núcleo ni organelos membranosos, y aun así dominan la Tierra por su metabolismo, su rapidez y su capacidad de intercambiar genes. Su ADN flota en el nucleoide y funcionan en suelo, agua, intestino y hasta en ambientes extremos como los géiseres del Tatio.